金属3D打印：激光大战与和-平

2024年1月23日，中国3D打印行业老将三帝科技董事长 宗贵升，进行了一番深刻思考后，向南极熊写了一篇调侃短文《金属3D打印：激光大战与和-平》

在科技迅猛发展的今天，3D打印技术作为一种创新性的生产方式，正逐步革新我们的生活。尤其是在金属制品的生产过程中，3D打印正在经历从单激光到多激光，再到区域激光的技术进步脚步。然而其中所爆发出的SLM设备激光个数拼比，行业戏称激光大战，正如同一场万箭齐发的战役，激烈而充满挑战。

△南极熊配图：金属3D打印机中有26个激光

行业内的一些厂家调侃，现如今没有出品四个以上的激光器的SLM设备，都难以公之于众地称自己在做选择性激光熔融（SLM）设备。这种现象的背后，其实是单激光SLM打印效率太低的无奈。然而，多激光也并没有完全解决这个效率问题，反而也带来了一些新的问题，例如打印大件产品的残余应力大（“不和”）和平整度差（“不平”）、全自动化生产困难等问题。

因此，激光大战似乎并没有那么容易实现"和""平"的产品质量。同时，多激光设备用于3C类产品生产时，由于多激光的协同对生产3C小产品失去意义，大幅面还带来风场控制等问题。因此，3C应用呼唤专用3D打印设备。而现在，人们对于这场战争的出路有了新的想象：区域激光打印。相比于那种只知道增加激光数量的简单而直线的思维，区域打印技术无疑更具有创新性，也更具有大规模生产的潜力。

△南极熊配图：金属3D打印机中有26个激光

传统的金属3D打印SLM系统使用直径约为100μm的连续激光光斑逐点扫描熔化金属粉末，而区域激光打印则采用全新的脉冲激光控制技术，可以将包含200多万个直径约为10μm的光点投射到10mm的矩形区域中，在一次脉冲过程中实现一片区域的熔化成形。相比于传统的单激光逐点扫描，这项技术可以让金属3D打印的构建速度提升了近千倍。

这样的技术进步，不仅提升了3D打印的速度和降低了成本，更重要的是，它还具备了大规模制造的潜力，同时也能保持精细的细节水平和设计的灵活性，实现产品的“和”与“平”。区域金属3D打印在未来有望成为金属3D打印的主流。

总的来说，3D打印中的激光大战正在不断推动着技术的进步。通过不断的尝试和创新，未来我们有望看到更加高效、精细以及经济的3D打印技术，为我们的生活带来更多的可能性。

文/宗贵升

2024年1月23日

南极熊补充：区域烧结金属3D打印技术

2023年10月31日，南极熊获悉，Seurat 公司完成了9900万美元（约7.2亿元人民币）的C轮融资，由英伟达风险投资部门 NVentures 和 Capricorn 技术影响基金领投。

△Seurat 区域金属3D打印工艺

Seurat在技术原理上与SLM技术近似，但并不相同，Seurat的这种新技术不是增加激光源的数量，而是使用一种全新的光束处理方法来增加每次的熔化量。常规的金属增材制造系统的光斑直径为100微米，对于单激光系统，就是使用直径100微米的激光进行扫描打印。而Seurat系统将200万个激光点射向15平方毫米的方形区域，每个光点的直径大约为10微米，也就是说一次打印一个区域。

南极熊剖析一下，可能你会更容易理解这个技术的厉害之处：

●在激光打印照射效率上，Seurat的光斑面积相当于15平方毫米，而常规单激光100微米直径的光斑面积仅仅为0.0078平方毫米，两者相差近1000倍，也就是说最多可以实现单激光系统1000倍以上的熔融效率；

●在激光打印精度分辨率上，Seurat的精度却能达到传统单激光的10倍。

△激光粉末床熔融、电弧熔丝、粘结剂喷射、区域打印技术四种工艺在最小特征尺寸和打印效率方面的对比

由于Seurat技术的生产效率高，可以帮助用户有效的降低成本。Seurat的区域打印技术突破了每个零件成本的现有障碍，他们的第一代系统与今天的增材制造技术相比，已经可以降低50%的成本。而且将进一步提高效率，未来几代机器的目标是在2030年击败传统压铸工艺的制造成本。这将标志着增材制造作为一种主流技术的突破。

厂家调侃